L'énergie est essentielle à l'évolution des formes de vie complexe
Des chercheurs allemands et britanniques ont émis une nouvelle hypothèse pour l'évolution des formes de vie complexe, laissant entendre qu'elle dépend des mitochondries, ces petites usines que l'on retrouve dans les cellules eucaryotes, qui regroupent toutes les formes de vie complexe sur notre planète, dont les animaux, les plantes, les champignons et les algues. La recherche, financée en partie par l'UE, était récemment publiée dans la revue Nature. Les scientifiques ont longtemps pensé que l'évolution du noyau était la clé de la vie complexe. Néanmoins, le Dr Nick Lane de l'University College de Londres (UCL) au Royaume-Uni et le Dr William Martin de l'université de Dusseldorf en Allemagne, pensent plutôt que les mitochondries jouaient un rôle dans le développement d'innovations complexes comme les noyaux en raison de leurs fonctions en tant qu'usines de la cellule. «Les principes fondamentaux sont universels», explique le Dr Lane du département de génétique, de l'évolution et de l'environnement de l'UCL. «L'énergie est essentielle, même dans le royaume des inventions évolutionnaires. Même les extra-terrestres auraient besoin des mitochondries.» Selon le Dr Lane, leur découverte «renverse les opinions traditionnelles selon lesquelles le pas à faire pour évoluer vers une forme de vie complexe nécessite les mutations appropriées»; en fait, l'évolution de simples procaryotes, tels que les bactéries, «nécessite plutôt une sorte de révolution industrielle en terme de production énergétique». Il explique qu'au niveau de nos cellules, les hommes sont plus proches des champignons, des magnolias et des fleurs de calendulas que des bactéries parce que nous possédons des cellules complexes comprenant des compartiments spécialisés dont un centre d'informations, un noyau et des mitochondries. Ces eucaryotes partagent toutes un ancêtre commun qui n'est apparu qu'une fois au cours des 4 milliards d'années que compte l'évolution. Les chercheurs ont démontré comment les eucaryotes ont accumulé des gènes et des protéines supplémentaires, ce qui n'était pas le cas des bactéries. En se concentrant sur l'énergie disponible par gènes, les chercheurs ont montré qu'une cellule eucaryotique moyenne peut approvisionner 200 000 fois plus de gènes que les bactéries. «Ainsi, les eucaryotes possèdent le matériel génétique brut nécessaire pour accumuler davantage de gènes, des grandes familles de gènes et des systèmes régulateurs sur une échelle impossible pour une bactérie», explique le Dr Lane. «C'est le fondement de la complexité, même si elle n'est pas toujours utilisée.» Il fait également remarquer que «les bactéries se trouvent au plus bas de l'échelle énergétique, et qu'elles ne seront jamais en mesure de grimper des échelons», ajoutant que «les mitochondries apportent aux eucaryotes quatre ou cinq ordres de magnitude d'énergie en plus par gène, ce qui leur permet de rester au sommet de l'échelle.» Les chercheurs ont également découvert pourquoi les bactéries sont incapables de se compartimentaliser pour arriver aux avantages qu'offrent les mitochondries. La réponse repose sur le génome minuscule des mitochondries, selon les chercheurs. Ils ajoutent que ces gènes sont nécessaires pour la respiration de la cellule, sans quoi, les cellules eucaryotes ne survivraient pas. Si les cellules grossissent et gagnent en énergie, elles ont besoin de davantage de ces gènes mitochondriaux pour rester en vie. Les bactéries sont confrontées au même problème. Elles peuvent se débrouiller pour réaliser des milliers de copies de leur génome entier, mais tout cet ADN (acide désoxyribonucléique) coûte énormément en termes énergétiques, ce qui paralyse davantage les bactéries géantes et les empêchent de se transformer en eucaryotes complexes. «Leur seule solution est l'endosymbiose, où une cellule vit à l'intérieur d'une autre», poursuit le Dr Lane. Néanmoins, bien que ce soit un mode de vie commun aux eucaryotes, les bactéries n'ont que très rarement recours à cette solution. Et c'est sûrement ce qui expliquerait pourquoi la vie complexe n'a évolué qu'une seule fois dans toute l'histoire, concluent les chercheurs.
Pays
Allemagne, Royaume-Uni